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[摘 要]本文综合考虑了肇庆地区 10kV配电线路雷击跳闸原因和防雷现状，并对肇庆地区10kV 架空配电线路进行防雷策略改进，使10kV 架空配电线路雷击跳闸率和雷击事故率得到有效控制。
[关键词]山区；10kV 配电线路；雷击跳闸率；防雷策略
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0021-01
前言
肇庆地处粤西山区，雷电活动频繁。肇庆地区地形地貌以中低山丘陵为主，而10kV 架空配电线路多架设在山上，每逢雷雨季节，本地区架空配电线路跳闸频繁，雷害已严重威胁了肇庆地区配电网正常供电。
1 雷击跳闸断线原因分析
1.1 绝缘水平的影响分析
（1）绝缘子耐雷水平影响。常见的10kV 配电线路直线塔绝缘子一般采用瓷横担，耐张串多为 2～3 片玻璃或瓷盘式绝缘子。常用的玻璃绝缘子（2片） 和橫担瓷绝缘子的雷电冲击耐受电压约为200kV，而雷击到线路上或者地面过电压数值经常超过 500kV，远远超出配电线路的耐雷水平，导致线路发生跳闸事故。
（2）感应过电压影响。城市郊区的配电线路往往周围有较多水田或水塘，由于土壤电导率比水的电导率大，在架空配电线路周围雷击闪络时，就容易在线路上产生较大的感应雷过电压，从而引起配电线路跳闸。
（3）避雷器防雷性能降低影响。由于室外阀型避雷器长期承受工频电压，阀片易老化，密封一旦因破坏而受潮，避雷器气压将降低，泄流效果将会大打折扣，导致防雷性能大大降低。
（4）问题接地引下线的影响。接地引下线是配电设备与配电网接地体间的连接体，如施工过程工艺监督不到位，导致线路接地引下线连接的不合理或不规范，其结果直接影响着配电设备防雷接地性能。
1.2 接地方式的影响分析
10kV 配网中性点接地方式对配网防雷工作存在较大影响。我国配网接地方式主要有三种：中性点不接地方式、中性点经小电阻接地方式以及中性点经消弧线圈接地。其中中性点不接地方式和中性点经小电阻接地方式影响最大。
（1）中性点不接地方式的影响。在遭受雷击发生单相短路时，接地相电压降低，非接地相电压升高至线电压，长期运行情况下将威胁配电网电气设备绝缘。且线路受分布电容影响，短路电流成容性，产生电弧。高温的电弧将损毁设备，不稳定的电弧燃烧将引发弧光过电压，容易逐步发展为相间故障，线路跳闸停电。
（2）经小电阻接地方式的影响。在这种运行方式下，当雷击引发短路故障时，过大的短路电流会在故障点建立持续的电弧，雷击绝缘子闪络时都不管是否是永久性故障线路跳闸，配电网雷击跳闸率也随之升高。
2 配电网防雷措施差异化分析
2.1 架设避雷线
避雷线是位于相导线上方的接地导线，其目的是为了拦截雷电直击相导线。研究表明，雷击到避雷线或杆塔时，雷电过电压在避雷线上将会产生电晕并衰减，该过电压经过避雷线传送至杆塔可能会造成绝缘子闪络引起反击。而雷击到避雷线档距之间，只要导线和避雷线之间的空气间隙足够宽，绝缘子一般不会产生闪络。实验表明，线路架设避雷线后，线路的耐雷水平上升23.46%，感应过电压下降24.08%，但由于 10kV 配网绝缘水平较低，雷电反击闪络现象非常容易出现，为兼顾防雷效果以及经济效益，因此一般情况下不建议在10kV配电架空线路中安装避雷线。
2.2 加装耦合地线
在导线之下架设耦合地线，可使线路的耐雷水平得到明显提升，有效达到线路防反击的效果。耦合地线对配电线路感应雷过电压具有明显的限制作用，架设耦合地线可使线路感应过电压闪络率降低约 15%～40%。
2.3 装设线路避雷器
安装线路避雷器是解决线路雷击闪络最有效措施。当避雷线或塔顶遭受雷击时，相同情况下避雷器优先动作，部分雷电流经过避雷器泄放至线路，使线路电位上升，绝缘子串两侧电位下降，从而避免绝缘子发生闪络。增大避雷器的安装密度可明显降低感应过电压闪络次数，当避雷器间档距个数为 3 比个数为 4 时，闪络次数降低约 81%。
2.4 不平衡绝缘
不平衡绝缘的意思是人为造成的同塔双回线路间的绝缘强度不同，当发生雷击杆塔时，低绝缘侧线路先发生闪络以泄放雷电流，从而提高高绝缘侧线路耐雷水平。采用不平衡布置后，线路的雷击跳闸降低幅度和双回同跳闸降低幅度均为 50%以上。故采用不平衡绝缘可降低配电同塔双回线路的同跳闸率，保证重要配电线路的供电可靠性。
2.5 采用并联间隙保护技术
并联间隙技术是指将一对并联金属电极安装在绝缘子串两端以制造间隙，当雷击塔顶时，通过间隙优先放电的特性，从而避免电弧闪络对绝缘子串的危害。在配电线路实际运行中，因一般配电线路绝缘水平较低，自动重合闸的投入情况不理想，采用并联间隙后反而降低供电可靠性，故并联间隙保护在配网中的运用仍需进一步研究。
2.6 总体分析结果
经过配电网防雷措施进行差异性对比得出，适合配电线路的防雷措施有：安装线路避雷器、加装耦合地线和双回线路采用不平衡绝缘。
3 肇庆地区10kV 架空配电线路防雷策略改进
为了验证总体分析结果的科学性，肇庆地区在悦城中心供电所选取了多条线路进行了防雷策略改进。
3.1 防雷改造措施应用
（一）选点安装避雷针、避雷器
避雷针的安装、避雷器的选点原则：（1）山区线路接地电阻较大但降低困难，且曾发生闪络的杆塔；（2）跳闸率较高的杆塔、区段；（3）地闪密度较高的走廊；（4）经过雷电定位系统监测分析所获得的雷电活动剧烈范围；（6）土壤电阻率变化较大的地面，山坡与水田的交界区、河流和岩石交界处、土壤与岩石、土地质断层地带等处；（7）突出的山顶、山的向阳坡等处；（5）被山丘包围湿度较大的盆地，且杆塔和线路周围有森林、鱼塘、水库、灌木、湖泊或沼泽地等处。
（二）加装防雷塔减少雷击对线路直接影响
在悦城中心供电所管辖线路旁边装设了防雷塔，减少雷击直接对线路造成影响。
（三）加强杆塔接地装置维护工作
对悦城中心供电所管辖线路的基杆塔的接地网的接地电阻进行检测，改造了检测不符合要求的的杆塔地网。
3.2 防雷改造效果
2013 年，悦城中心供电所线路雷击跳闸共 122 次，其中，重合成功和重合不成功分别为 110 次和 12 次。经过了防雷改造以后，2014 年 1 月至今，线路雷击跳闸 111 次，其中，重合成功和重合不成功分别为 108 次和 3 次。
2014 年上半年因为强对流天气，同时伴随着雷雨、大风等恶劣天气状况，总的闪电次数超过了 2013 年全年的全部。2013 年的防雷改造后，10kV 高村线的故障次数大幅度减少，且没有发生永久性故障。而其他10kV线路在遭受较大的雷击压力下，只有 10kV 军岗线、10kV 罗洪线、10kV 南山线发生了故障跳闸重合不成功，没有发生重大设备损坏、击断线等其他故障，防雷效果显著。
4 结束语
本文针对肇庆地区10kV 线路防雷现状等因素，改进了相应的防雷策略，并在10kV 中心供电所进行了防雷改造。通过防雷改造，10kV 中心供电所雷击跳闸率和雷击事故率得到显著地下降，使配电线路的供电可靠性得到有效保障。
[关键词]山区；10kV 配电线路；雷击跳闸率；防雷策略
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0021-01
前言
肇庆地处粤西山区，雷电活动频繁。肇庆地区地形地貌以中低山丘陵为主，而10kV 架空配电线路多架设在山上，每逢雷雨季节，本地区架空配电线路跳闸频繁，雷害已严重威胁了肇庆地区配电网正常供电。
1 雷击跳闸断线原因分析
1.1 绝缘水平的影响分析
（1）绝缘子耐雷水平影响。常见的10kV 配电线路直线塔绝缘子一般采用瓷横担，耐张串多为 2～3 片玻璃或瓷盘式绝缘子。常用的玻璃绝缘子（2片） 和橫担瓷绝缘子的雷电冲击耐受电压约为200kV，而雷击到线路上或者地面过电压数值经常超过 500kV，远远超出配电线路的耐雷水平，导致线路发生跳闸事故。
（2）感应过电压影响。城市郊区的配电线路往往周围有较多水田或水塘，由于土壤电导率比水的电导率大，在架空配电线路周围雷击闪络时，就容易在线路上产生较大的感应雷过电压，从而引起配电线路跳闸。
（3）避雷器防雷性能降低影响。由于室外阀型避雷器长期承受工频电压，阀片易老化，密封一旦因破坏而受潮，避雷器气压将降低，泄流效果将会大打折扣，导致防雷性能大大降低。
（4）问题接地引下线的影响。接地引下线是配电设备与配电网接地体间的连接体，如施工过程工艺监督不到位，导致线路接地引下线连接的不合理或不规范，其结果直接影响着配电设备防雷接地性能。
1.2 接地方式的影响分析
10kV 配网中性点接地方式对配网防雷工作存在较大影响。我国配网接地方式主要有三种：中性点不接地方式、中性点经小电阻接地方式以及中性点经消弧线圈接地。其中中性点不接地方式和中性点经小电阻接地方式影响最大。
（1）中性点不接地方式的影响。在遭受雷击发生单相短路时，接地相电压降低，非接地相电压升高至线电压，长期运行情况下将威胁配电网电气设备绝缘。且线路受分布电容影响，短路电流成容性，产生电弧。高温的电弧将损毁设备，不稳定的电弧燃烧将引发弧光过电压，容易逐步发展为相间故障，线路跳闸停电。
（2）经小电阻接地方式的影响。在这种运行方式下，当雷击引发短路故障时，过大的短路电流会在故障点建立持续的电弧，雷击绝缘子闪络时都不管是否是永久性故障线路跳闸，配电网雷击跳闸率也随之升高。
2 配电网防雷措施差异化分析
2.1 架设避雷线
避雷线是位于相导线上方的接地导线，其目的是为了拦截雷电直击相导线。研究表明，雷击到避雷线或杆塔时，雷电过电压在避雷线上将会产生电晕并衰减，该过电压经过避雷线传送至杆塔可能会造成绝缘子闪络引起反击。而雷击到避雷线档距之间，只要导线和避雷线之间的空气间隙足够宽，绝缘子一般不会产生闪络。实验表明，线路架设避雷线后，线路的耐雷水平上升23.46%，感应过电压下降24.08%，但由于 10kV 配网绝缘水平较低，雷电反击闪络现象非常容易出现，为兼顾防雷效果以及经济效益，因此一般情况下不建议在10kV配电架空线路中安装避雷线。
2.2 加装耦合地线
在导线之下架设耦合地线，可使线路的耐雷水平得到明显提升，有效达到线路防反击的效果。耦合地线对配电线路感应雷过电压具有明显的限制作用，架设耦合地线可使线路感应过电压闪络率降低约 15%～40%。
2.3 装设线路避雷器
安装线路避雷器是解决线路雷击闪络最有效措施。当避雷线或塔顶遭受雷击时，相同情况下避雷器优先动作，部分雷电流经过避雷器泄放至线路，使线路电位上升，绝缘子串两侧电位下降，从而避免绝缘子发生闪络。增大避雷器的安装密度可明显降低感应过电压闪络次数，当避雷器间档距个数为 3 比个数为 4 时，闪络次数降低约 81%。
2.4 不平衡绝缘
不平衡绝缘的意思是人为造成的同塔双回线路间的绝缘强度不同，当发生雷击杆塔时，低绝缘侧线路先发生闪络以泄放雷电流，从而提高高绝缘侧线路耐雷水平。采用不平衡布置后，线路的雷击跳闸降低幅度和双回同跳闸降低幅度均为 50%以上。故采用不平衡绝缘可降低配电同塔双回线路的同跳闸率，保证重要配电线路的供电可靠性。
2.5 采用并联间隙保护技术
并联间隙技术是指将一对并联金属电极安装在绝缘子串两端以制造间隙，当雷击塔顶时，通过间隙优先放电的特性，从而避免电弧闪络对绝缘子串的危害。在配电线路实际运行中，因一般配电线路绝缘水平较低，自动重合闸的投入情况不理想，采用并联间隙后反而降低供电可靠性，故并联间隙保护在配网中的运用仍需进一步研究。
2.6 总体分析结果
经过配电网防雷措施进行差异性对比得出，适合配电线路的防雷措施有：安装线路避雷器、加装耦合地线和双回线路采用不平衡绝缘。
3 肇庆地区10kV 架空配电线路防雷策略改进
为了验证总体分析结果的科学性，肇庆地区在悦城中心供电所选取了多条线路进行了防雷策略改进。
3.1 防雷改造措施应用
（一）选点安装避雷针、避雷器
避雷针的安装、避雷器的选点原则：（1）山区线路接地电阻较大但降低困难，且曾发生闪络的杆塔；（2）跳闸率较高的杆塔、区段；（3）地闪密度较高的走廊；（4）经过雷电定位系统监测分析所获得的雷电活动剧烈范围；（6）土壤电阻率变化较大的地面，山坡与水田的交界区、河流和岩石交界处、土壤与岩石、土地质断层地带等处；（7）突出的山顶、山的向阳坡等处；（5）被山丘包围湿度较大的盆地，且杆塔和线路周围有森林、鱼塘、水库、灌木、湖泊或沼泽地等处。
（二）加装防雷塔减少雷击对线路直接影响
在悦城中心供电所管辖线路旁边装设了防雷塔，减少雷击直接对线路造成影响。
（三）加强杆塔接地装置维护工作
对悦城中心供电所管辖线路的基杆塔的接地网的接地电阻进行检测，改造了检测不符合要求的的杆塔地网。
3.2 防雷改造效果
2013 年，悦城中心供电所线路雷击跳闸共 122 次，其中，重合成功和重合不成功分别为 110 次和 12 次。经过了防雷改造以后，2014 年 1 月至今，线路雷击跳闸 111 次，其中，重合成功和重合不成功分别为 108 次和 3 次。
2014 年上半年因为强对流天气，同时伴随着雷雨、大风等恶劣天气状况，总的闪电次数超过了 2013 年全年的全部。2013 年的防雷改造后，10kV 高村线的故障次数大幅度减少，且没有发生永久性故障。而其他10kV线路在遭受较大的雷击压力下，只有 10kV 军岗线、10kV 罗洪线、10kV 南山线发生了故障跳闸重合不成功，没有发生重大设备损坏、击断线等其他故障，防雷效果显著。
4 结束语
本文针对肇庆地区10kV 线路防雷现状等因素，改进了相应的防雷策略，并在10kV 中心供电所进行了防雷改造。通过防雷改造，10kV 中心供电所雷击跳闸率和雷击事故率得到显著地下降，使配电线路的供电可靠性得到有效保障。